[发明专利]一种对BNCT过程中的三维硼剂量或硼浓度进行实时监测的方法

说明书

本发明提出了一种对BNCT过程中的三维体素水平硼浓度或硼剂量进行实时监测的方法，包括：获取治疗前患者体内¹H元素浓度的分布信息；对BNCT过程产生的瞬发伽马射线进行探测分析，测量能量为478keV与2.224MeV的瞬发伽马射线；结合患者的CT图像，对患者体内所述瞬发伽马射线产额进行三维重建；基于中子与特征元素发生俘获反应的截面关系构建三维体素水平的硼浓度/硼剂量计算模型；基于¹⁰B、¹H元素与中子发生俘获反应的截面关系，以及所述¹H元素浓度的分布信息，通过所述三维体素水平的硼浓度/硼剂量计算模型获得所述三维硼剂量或硼浓度分布。本发明具有快速、准确、简单、易行等特点，能有效解决BNCT治疗过程中硼浓度分布测量不精确的难题。

技术领域

本发明涉及放射治疗与辐射测量领域，具体涉及一种对BNCT过程中的三维硼剂量或硼浓度进行实时监测的方法。

背景技术

癌症已成为威胁人类生命健康的头号杀手。放射治疗作为一种局部、无创的治疗方式，其优异的治疗效果已在临床上得到验证，目前已成为癌症治疗的三大手段之一。光子治疗虽然是目前最为成熟的放射治疗技术，但受限于光子的能量沉积方式，必然会对靶区周边的危及器官产生剂量沉积，增加了正常组织的放射性损伤概率。因此，新型的放疗技术需被进一步的研究。

硼中子俘获治疗(Boron Neuron Capture Therapy，BNCT)作为一种新型的肿瘤靶向治疗方法，其优越的治疗效果已受到越来越多科研人员的关注。BNCT的治疗原理是在治疗前向病人体内注射入肿瘤靶向硼药，依据药物的药代动力学特性，硼药会在肿瘤组织内聚集，当肿瘤组织中的硼药浓度达到一定程度时，使用热/超热中子束对患者靶区进行体外照射。中子在人体组织的穿行过程中会与肿瘤内浓集的¹⁰B元素发生硼中子俘获反应，发射出两个射程约为一个细胞直径的重带电离子，即α与⁷Li，从而对肿瘤组织进行杀伤的同时减小肿瘤周围正常组织的辐照损伤。

由于BNCT的靶向治疗特性主要依赖于含硼药物在肿瘤区域的特异性结合，因此在治疗过程中实时获取含硼药物在肿瘤组织内的定量分布对BNCT治疗效果的准确评估至关重要。目前硼浓度的测量主要分为离线测量与在线测量两大类，其中离线测量手段被最早提出且经过不断优化已在临床中使用，但受限于其离线测量原理，并不能获取患者靶区在治疗过程中的实时硼浓度分布信息。现有的在体测量方法有正电子发射断层成像技术(PET)，主要用于患者治疗前的药代动力学特性评估，难以在BNCT实际治疗过程中使用。而且现有技术中对硼剂量的检测往往不能完整反映BNCT过程中的实际剂量，因而无法得到较为精确的硼浓度分布信息。因此，真正实现BNCT治疗过程中的实时硼浓度分布信息监测，还需更多新机制、新方法的研究和探索。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种新的BNCT三维硼浓度/硼剂量测量方法，以实现治疗过程中的硼浓度精确测量与硼剂量精确表征。本发明基于数值分析方法构建三维体素水平的硼浓度/硼剂量计算模型，即：硼浓度分布与¹H元素浓度的分布与探测得到的478keV与2.224MeV瞬发伽马射线的关联关系，通过在治疗过程中利用三维成像系统与图像重建方法获得患者靶区实时特征瞬发伽马射线的产额分布，依据构建的计算模型获取三维实时硼浓度/硼剂量分布结果。具体地，

本发明其中一目的在于提出一种对BNCT过程中的肿瘤三维硼剂量或硼浓度进行实时监测的方法，包括：

获取靶区内¹H元素浓度的分布信息；

对所述BNCT过程产生的瞬发伽马射线进行探测分析，获得瞬发伽马射线的产生及输运过程，得到特征瞬发伽马射线发出后在探测器中被探测情况；

结合患者的CT图像，对患者体内所述瞬发伽马射线产额进行三维重建；

构建三维体素水平的硼浓度/硼剂量计算模型；